The loudspeaker array with a high directivity and an arbitrary beam rotation

• Project/Area Number: 25330187
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Perceptual information processing
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Haneda Yoichi 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (80647496)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: スピーカアレー / 球面調和関数 / ビームフォーマ / 最小分散法 / 指向性 / 正多面体 / 指向性再生 / 音響信号処理 / 多重極展開

Outline of Final Research Achievements

We investigated the loudspeaker array which has a high directivity and an arbitrary beam rotation. The filter of a spherical loudspeaker array is designed based on the minimum variance method in the spherical harmonics domain. The beam pattern generated by the filter achieves a high directivity in a certain direction. Further, the beam direction can be rotated while maintaining the shape of the beam pattern. We implemented a prototype system that allows the listener to steer the beam direction using a gyro sensor in real time. The listening test result suggested that the location of the sound image varies based on the sound reflected from the wall. We evaluated the sound localization mechanism while rotating the beam direction based on the observed signal measured with a dummy head. The result showed that the sound of the beam reflected from a wall influences horizontal plane localization and sound image distance.

Research Products

• [Journal Article] 球面調和関数展開に基づく2種類の超接話マイクロホンアレイ (2014)
  • Author(s): 羽田陽一，古家賢一，小山翔一，丹羽健太
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 Volume: J97-A Pages: 264-273
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 目標音圧窓関数と重みの自動化による指向性スピーカアレイフィルタの検討 (2016)
  • Author(s): 佐藤 航也，関 貴志，羽田 陽一
  • Organizer: 電子情報通信学会 応用音響研究会
  • Place of Presentation: ビーコンプラザ（別府市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 適応的な重み変更を用いた最小二乗法による正20面体スピーカアレイの指向性制御 (2016)
  • Author(s): 大小原 亮，羽田 陽一
  • Organizer: 電子情報通信学会 応用音響研究会
  • Place of Presentation: ビーコンプラザ（別府市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 指向性スピーカアレイのサイドローブ抑圧を目的とした目標音圧窓関数の最適化の検討 (2016)
  • Author(s): 佐藤 航也，関 貴志，羽田 陽一
  • Organizer: 日本音響学会
  • Place of Presentation: 横浜桐蔭学園大学（横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-09
• [Presentation] Interactive directivity control using dodecahedron loudspeaker array (2016)
  • Author(s): Kazuna Bando and Yoichi Haneda
  • Organizer: RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • Place of Presentation: Hawaii
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 正20面体スピーカアレイの指向性制御を用いたトランスオーラルシステムの検討 (2015)
  • Author(s): 大小原 亮，羽田 陽一
  • Organizer: 電子情報通信学会 応用音響研究会
  • Place of Presentation: 電通大（調布市）
  • Year and Date: 2015-07-03
• [Presentation] 正12面体スピーカアレイを用いた球面調和関数領域の MV ビームフォーマ (2015)
  • Author(s): 坂東和奈，羽田陽一
  • Organizer: 日本音響学会2015年春季研究発表会
  • Place of Presentation: 東京都 中央大学
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] 球面調和関数領域のMVビームフォーマによる正12面体スピーカアレイの指向性制御 (2015)
  • Author(s): 坂東和奈，羽田陽一
  • Organizer: 電子情報通信学会 応用音響研究会
  • Place of Presentation: 石垣島
  • Year and Date: 2015-03-03
• [Presentation] Close-talking spherical microphone array using sound pressure interpolation based on spherical harmonic expansion (2014)
  • Author(s): Y. Haneda, K. Furuya, S. Koyama, K. Niwa
  • Organizer: IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP2014)
  • Place of Presentation: イタリア フィレンツェ
  • Year and Date: 2014-05-04
• [Presentation] 正１２面体スピーカアレイによる球面調和関数の再現について (2014)
  • Author(s): 坂東和奈，羽田陽一
  • Organizer: 日本音響学会春季研究発表会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部
• [Presentation] 球面調和関数展開による音圧内挿を用いた超接話球面マイクロホンアレイ (2013)
  • Author(s): 羽田陽一，古家賢一，小山翔一，丹羽健太
  • Organizer: 日本音響学会秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 豊橋技術科学大学
• [Remarks] 電気通信大学 羽田研ホームページ
  • URL: http://www.hanedalab.inf.uec.ac.jp/
• [Remarks] 電気通信大学羽田研究室ホームページ
  • URL: http://www.hanedalab.inf.uec.ac.jp/
• [Remarks] 羽田研究室ホームページ
  • URL: http://www.hanedalab.inf.uec.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] フィルタ係数決定装置、フィルタ係数決定方法、プログラム、および再生システム (2016)
  • Inventor(s): 羽田陽一，佐藤 航也，関 貴志，大小原亮
  • Industrial Property Rights Holder: 電気通信大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2016-032282
  • Filing Date: 2016-02-23